CN105488822B - 基于ambtc算法的可逆图像隐藏算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法，包括RIHA算法，RIHA算法包括以下步骤：步骤1、输入载体图像C；步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用，则步骤13，否则，选择下一个k×k子块；步骤3、求解合成信息Cv，并得到C'；步骤4‑11、根据第j个子块的Pj，计算W0,j和W1,j；根据W1,j和W0,j的值选择不同步骤进行Cv嵌入，待所有秘密信息被嵌入，到步骤12，否则，到步骤2；步骤12、反向旋转Ro×90度，输出图像；步骤13、结束；本发明所提出的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真；RIHA能够避免NRDH算法的失效情况，其算法更稳定，更可靠，输出图像质量进一步提高。

Description

基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法
技术领域
本发明涉及一种可逆图像隐藏方法，尤其是一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法。
背景技术
信息隐藏最早起源于希腊语“steganos”，意思是“writing”。在近10年里，由于数字图像像素和图像压缩编码的冗余性，数字图像已经成为信息隐藏领域主要的载体之一。信息隐藏系统的性能常由一些标准来衡量，如鲁棒性、不可检测性和容量等。一个好的信息隐藏算法应该如下特征：高容量、较好的图像质量和统计不可检测性。然而，这三种之间又是相互制约的。因此，同时兼顾上述三者，对于算法设计者，这即是一种挑战，同时也是一种机遇。
可逆信息隐藏研究是目前该领域研究的一大热点。Cleik等人提出一种新颖可逆无损信息隐藏算法G-LSB(Generalized Least Significant Bit)。Tian提出一种可逆信息隐藏算法。该算法提高了隐藏的容量，而保持比较低的失真。Ni等人将柱状图应用到可逆信息隐藏设计中，他们使用图像柱状图的0或者1来隐藏信息。但是，该算法获得较低的隐藏容量。Tai等人提出基于柱状图修改的可逆信息隐藏算法。该方法使用二进制数结果来处理通信的峰值点对问题。该算法取得较高的隐藏容量而保持较低的失真。
BTC编码(Block Truncation Coding)是一种流行的图像编码。Lema提出一种BTC的变种算法-绝对矩BTC编码(Absolute Moment Block Truncation Coding,AMBTC)。AMBTC编码在保持图像质量的条件下，提高的图像压缩率。Lin等人提出一种基于AMBTC压缩的可逆信息隐藏算法。该算法提高了隐藏的容量。但是，该算法存在两个不足：其一，对于嵌入块，其不不相交集合的数量为1或者2时，该算法会失效；其二，其容量和图像质量有待进一步提高；因此，一种更加稳定，容量和图像质量更高的可逆的图像隐藏方法是图像编码检索领域急需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法，提出的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真；RIHA能够避免NRDH算法的失效情况，其算法更稳定，更可靠，输出图像质量进一步提高。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、输入载体图像C，初始化，i←0，j←0以及k；
步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用，则步骤13，否则，选择下一个k×k子块；
步骤3、求解合成信息Cv；通过Cv的类型计算Ro，旋转Ro×90度，得到C'；
步骤4、根据第j个子块的Pj，计算W0,j和W1,j；在Pj中，如果出现1的数量大于1，则W1,j被设置1,；如果出现0的数量大于1，则W0,j被设置1；
步骤5、如果W1,j为1，则到步骤7；如果W1,j等于0，则步骤8；
步骤6、如果W0,j为1，则到步骤9；如果W0,j等于0，则步骤10；
步骤7、根据式(5)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤8、根据式(6)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤9、根据式(5)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤10、根据式(6)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤11、所有秘密信息被嵌入，到步骤12，否则，到步骤2；
步骤12、反向旋转Ro×90度，输出图像；
步骤13、结束；
在AMBTC算法中，I是像素大小为R×L的图像；I将被分成不相交的k*k大小的子块；
Ii,j表示第j个子块的第i个像素值；Aj表示第j个子块的平均值，k表示子块的大小；
vj表示第j个子块的标准偏差；
k＝2，3，4，...；q＝2，3，4，...，7；i＝0，1，...，k×k-1；j＝0，1，...，Max-1.
基于Ii,j与Aj的大小关系，所有的载体像素被分成两类：0型类和1型类，在编码与解码过程中，Lj与Hj分别对应0型类和1型类，Lj与Hj的计算如式(3)。
其中：H'j＝Hj-mod(Hj,k)
L'j＝Lj-mod(Lj,k)
J＝1,2,…,Max-1；k＝2,3,4,… (4)
合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值；
Bi,j＝Bin2dec(Cvi,j)
Bi,j＝Bin2dec(Cvi,j)
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所涉及的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真；
(2)RIHA算法能够避免NRDH算法的失效情况，其算法更稳定，更可靠；
(3)通过实验验证，本发明所涉及的可逆图像隐藏算法输出的图像可逆性更好，图像输出更加稳定。
附图说明
图1是RIHA算法嵌入与提取过程的程序流程图；
图2是第一幅实验图像；
图3是第二幅实验图像；
图4是第三幅实验图像；
图5是第四幅实验图像；
图6是第五幅实验图像；
图7是第六幅实验图像；
在图1中，(a)表示原始的AMBTC的图像，(b)表示模运算后的图像，(c)表示旋转后的图像，(d)表示嵌入秘密信息后的图像，(e)表示旋转后最终的载密图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
综上所述，本发明公开了一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法，包括RIHA算法，RIHA算法包括以下步骤，RIHA算法嵌入与提取过程的程序流程图：
步骤1、输入载体图像C，初始化，i←0，j←0以及k；
步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用，则步骤13。否则，选择下一个k×k子块；
步骤3、求解合成信息Cv；通过Cv的类型计算Ro，旋转Ro×90度，得到C'；
步骤4、根据第j个子块的Pj，计算W0,j和W1,j；在Pj中，如果出现1的数量大于1，则W1,j被设置1,；如果出现0的数量大于1，则W0,j被设置1；
步骤5、如果W1,j为1，则到步骤7；如果W1,j等于0，则步骤8；
步骤6、如果W0,j为1，则到步骤9；如果W0,j等于0，则步骤10；
步骤7、根据式(5)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤8、根据式(6)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤9、根据式(5)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤10、根据式(6)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤11、所有秘密信息被嵌入，到步骤12，否则，到步骤2；
步骤12、反向旋转Ro×90度，输出图像；
步骤13、结束。
在AMBTC算法中，I是像素大小为R×L的图像；I将被分成不相交的k*k大小的子块；
Ii,j表示第j个子块的第i个像素值；Aj表示第j个子块的平均值，k表示子块的大小；
vj表示第j个子块的标准偏差；
k＝2，3，4，...；q＝2，3，4，...，7；i＝0，1，...，k×k-1；j＝0，1，...，Max-1. (3)
基于Ii,j与Aj的大小关系，所有的载体像素被分成两类：0型类和1型类，在编码与解码过程中，Lj与Hj分别对应0型类和1型类，Lj与Hj的计算如式(3)。
其中：H'j＝Hj-mod(Hj,k)
L'j＝Lj-mod(Lj,k)
J＝1,2,…,Max-1；k＝2,3,4,… (4)
合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值；
Bi,j＝Bin2dec(Cvi,j)
Bi,j＝Bin2dec(Cvi,j)
为了说明本发明所采用的可逆图像隐藏算法的稳定性，本发明选用六幅图片分别采用五种算法进行信息隐藏和输出，图2命名为“Lena”，图3命名为“Airplane”，图4命名为“Boat”，图5命名为“Girl”，图6命名为“Toys”，图7命名为“Barb”，所有图像像素大小为512×512。通过对比其他算法，如Chiou et al.’s method,Celik et al.’s method,Tai etal.’s method和NRDH算法，本文提出的RIHA算法性能明显好于上述算法，本次实验中的k是4，实验的工具是Matlab，其版本是R2009a，具体实验结果参见表1：
表1：
从上表可以看出，本发明所提出的可逆算法所得结果，明显优于其他几种算法，总之，本发明本发明所涉及的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真；能够避免NRDH算法的失效情况，其算法更稳定，更可靠；输出的图像可逆性更好，图像输出更加稳定。

Claims (1)

1.一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏方法，其特征在于：在AMBTC算法中，I是像素大小为R×L的图像；I将被分成不相交的k*k大小的子块；
Ii,j表示第j个子块的第i个像素值；Aj表示第j个子块的平均值，k表示子块的大小；
vj表示第j个子块的标准偏差；
k＝2,3,4...；q＝2,3,4...,7；i＝0,1,...,k×k-1；j＝0,1,...,Max-1. (3)
基于Ii,j与Aj的大小关系，所有的载体像素被分成两类：0型类和1型类，在编码与解码过程中，Lj与Hj分别对应0型类和1型类，Lj与Hj的计算如式(3)；
其中：H'j＝Hj-mod(Hj,k)
L'j＝Lj-mod(Lj,k)
j＝0,1,2,…,Max-1；k＝2,3,4,… (4)
合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值；
包括RIHA算法，RIHA算法包括以下步骤：
步骤1、输入载体图像C，初始化，i←0，j←0以及k；
步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用，则步骤13；否则，选择下一个k×k子块；
步骤3、求解合成信息值Cv；通过Cv的类型计算Ro，旋转Ro×90度，得到C'；
步骤4、根据第j个子块的Pj，计算W0,j和W1,j；在Pj中，如果出现1的数量大于1，则W1,j被设置1；如果出现0的数量大于1，则W0,j被设置1；
步骤5、如果W1,j为1，则到步骤7；如果W1,j等于0，则步骤8；
步骤6、如果W0,j为1，则到步骤9；如果W0,j等于0，则步骤10；
步骤7、根据式(5)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤8、根据式(6)，Cv被嵌入，W1,j被设置0，到步骤11；
步骤9、根据式(5)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤10、根据式(6)，Cv被嵌入，W0,j被设置0，到步骤11；
步骤11、所有秘密信息被嵌入，到步骤12，否则，到步骤2；
步骤12、反向旋转Ro×90度，输出图像；
步骤13、结束。
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